Im Sommer 2018 habe ich damit begonnen, mich mit Meteor-Scatter zu beschäftigen, wobei es um die Detektion von in die Erdatmosphäre eintretenden Meteoren anhand von Radioechos geht. Ein sehr interessantes, eher technisches astronomisches Thema, das aber den Vorteil hat, dass man für diese Art der „Beobachtung“ von Sternschnuppen nicht zwingend einen klaren Himmel benötigt.
Was ist Meteor-Scatter?
Tritt ein Meteor in die Atmosphäre ein, wird er in einer Höhe zwischen ca. 70 und 120 Kilometern durch die Reibung mit den Luftmoleküle so heiß, dass er beginnt zu verglühen. Aber auch die Luft selbst erhitzt sich hierbei so stark, dass Elektronen aus den Atomen und Molekülen herausgerissen werden und einen röhrenförmigen Ionisationskanal um die Spur des Meteors bilden. Ist dieser Kanal stark ausgeprägt, sehen wir ihn zusammen mit dem verglühenden Meteor als „Sternschnuppe“.
Diese Ionisationsspur hat aber auch die Eigenschaft, dass sie von der Erde abgestrahlte Funksignale reflektiert. Die Echos dieser Funksignale lassen sich mit einer Antenne und einem Radioempfänger einfangen. Mittels einer speziellen Software können diese Signale dann hör- und sichtbar gemacht werden.
Was benötigt man zur Durchführung von Meteor-Scatter?
Benötigt werden:
1. Ein starken Funksender, der seine Signale auf einer bestimmten Frequenz ins All abstrahlt.
2. Eine möglichst genau auf die Wellenlänge des Funksignals abgestimmte Yagi-Antenne zum Empfangen der Reflektion des Signals.
3. Einen Radioempfänger, der sich idealerweise direkt an einen Computer anschließen lässt.
4. Einen Computer
5. Eine Software zum auswerten der empfangenen Funksignale.
Der Sender sollte nach Möglichkeit nicht direkt empfangen werden können, sondern quasi im irdischen Funkschatten, unterhalb des Horizonts liegen, damit nur die Reflektionen des Signals empfangen werden können.
Grafische Darstellung der Funktionsweise
Wo bekomme ich einen starken Sender her?
Während die Anschaffung oder der Selbstbau einer passenden Yagi-Antenne kein Problem darstellt (ich habe bisher tatsächlich nur eine alte, einfache VHF-Fernsehantenne verwendet), scheint die Anschaffung und der Betrieb eines starken Senders, der noch dazu einige Kilometer entfernt sein muss, um nicht direkt empfangen werden zu können, eine unüberwindliche Hürde zu sein.
Tatsächlich braucht man sich um diesen Punkt der „Einkaufsliste“ aber gar nicht kümmern, da es genügend vorhandene starke Sender gibt, die wir einfach für das Meteor Scatter „zweckentfremden“ können. Für Beobachter in Deutschland eignet sich der leistungsstarke französische Militärradar-Sender „GRAVES“ (Grand Réseau Adapté à la Veille Spatiale), ca. 35 km östlich von Dijon gelegen, ganz hervorragend für diesen Zweck. Diese Radaranlage wird für die Überwachung der Satellitenumlaufbahnen im Erdorbit genutzt und liegt Luftlinie ca. 497 km von meinem Garten in Korbach-Lengefeld entfernt. Ein direkter Empfang des Senders ist durch die Erdkrümmung definitiv ausgeschlossen.
GRAVES
Standort: 47° 20′ 52.8″ N, 5° 30′ 54.36″ E
Frequenz: 143,050 MHz (CW-Dauerstrichsignal)
Die passende (Yagi-)Antenne
… habe ich leider bisher noch nicht. Da eine einfache VHF-Fernsehantenne aber auch in der Lage ist die Frequenz des Senders GRAVES zu empfangen und ich den (Kosten)Aufwand für den Anfang auch so gering wie möglich halten wollte, habe ich mir für 10€ von einem Kleinanzeigenanbieter zwei verschiedene VHF-Antennen gekauft, von der ich die größere bisher genutzt habe.
Meine zum Südhimmel ausgerichtete VHF-Antenne, die ich bisher immer für den Empfang der GRAVES-Echos genutzt habe.
Optimal ist das aber nicht, da eine solche VHF-Antenne dafür gebaut ist, einen relativ großen Frequenzbereich (ca. 30-300 MHz) empfangen zu können. Eine Yagi-Antenne, die genau für eine bestimmte Frequenz berechnet und gebaut wird, hat eine deutlich höhere Empfangsleistung und ist daher vorzuziehen, um auch schwächere Reflektionen des Funksignals gut empfangen zu können.
Ein kostengünstiger Empfänger
Über das Internet habe ich mir einen NESDR SMArt RTL-SDR v5 USB-Funkempfänger bestellt, der in der Lage ist Frequenzen im Bereich von 100kHz bis hin zu 1,75 GHz zu empfangen. Die Kosten dafür beliefen sich damals auf 31,95€. Dieser kann für den Betrieb direkt in einen USB-A Port des Computers gesteckt werden. Ich habe dafür bisher immer ein älteres Windows Netbook benutzt, wie auf nachfolgendem Foto mit angeschraubtem Antennenkabel der VHF-Antenne zu sehen.
Software für Meteor Scatter
Für die Bedienung des Empfängers und die Ausgabe des empfangenen Signals per Audio und Wasserfalldiagramm nutze ich die Freeware SDR Sharp.
Wie so ein Signal im Wasserfalldiagramm aussieht, ist auf den beiden nachfolgenden Screenshots aus SDR Sharp zu sehen. Am oberen Bildrand sieht man den eingestellten Frequenzbereich, den man detektieren möchte, inkl. einer Pegelanzeige. Das eigentliche Wasserfalldiagramm befindet sich darunter. Dieses Diagramm läuft, mit Zeitstempel versehen, permanent von oben nach unten durch, sodass man auch den zeitlichen Verlauf der Entwicklung des Signals sehen kann. Wird ein Signal empfangen, wird dies im Diagramm farbig angezeigt. Die Farbe hängt von der Stärke des empfangenen Signals ab und geht von Dunkelblau (kein Signal, nur Grundrauschen), über hellblau (schwaches Signal), weiß, gelb bis hin zu Rot (starkes Signal). Zusätzlich zur visuellen Anzeige kann man sich das Signal auch akustisch ausgeben.
Nachfolgend ein kurzes Video (6 MB), in dem ich ein paar Screenshot-Videos mit empfangenen Signalen zusammengefügt habe. Beim Abspielen bitte Vorsicht mit der Lautstärke – verglühende Meteore klingen nicht sehr angenehm. 😅 Man achte auch auf die Uhrzeiten der Zeitstempel im Wasserfalldiagramm … visuell wären diese „Sternschnuppen“ zu der Uhrzeit sicher nicht sichtbar gewesen.
Ist jedes empfangene Signal auch ein verglühender Meteor?
Tatsächlich nicht. Hin und wieder werden auch Flugzeuge angezeigt, die in großer Höhe das GRAVES-Radarsignal reflektieren. Diese werden dann als diagonal im Wasserfalldiagramm verlaufende Streifen angezeigt. Die Ausrichtung der Diagonalen hängt dabei davon ab, ob sich das Flugzeug auf den Empfänger zu- oder vom Empfänger wegbewegt (Dopplereffekt).
Spass beim Meteor-Scatter
Als ich im Wasserfalldiagramm mal einen Signalverlauf sah, der mich als Star Trek Fan sofort an das Erscheinungsbild der USS Enterprise 1701-D erinnerte (Zufälle gibt´s ;-)), habe ich mir mal einen kleinen Spass erlaubt. Da ich mein Smartphone glücklicherweise sofort zur Hand hatte, konnte ich Bildschirm des weiterlaufenden Diagramms noch gerade so schnell abfotografieren. Zusammen mit einer Grafik des Raumschiffs habe ich das Foto dann in einem Astroforum mit dem Hinweis gepostet, dass ich die Enterprise mit meinem kleinen „Radioteleskop“ im Erdorbit erwischt habe. 😁
